05.10.2020

Innovations-Oscar geht nach Tübingen: neue Quantenmethode zur sicheren Übertragung von Daten

R&D 100 Award 2020 an Tübinger Quantenphysiker für Kooperationsprojekt mit dem Berkeley Lab

Hohe Auszeichnung für Nachwuchsgruppenleiter Dr. Alexander Stibor und seine Doktoranden Robin Röpke und Nicole Kerker: für die Entwicklung einer völlig neuen Quantenmethode zur Datenübertragung im Rahmen einer Kooperation zwischen dem Physikalischen Institut der Universität Tübingen und dem Berkeley Lab in Kalifornien hat das Forschungsteam einen der renommierten Innovationspreise R&D 100 Award in der Kategorie IT/Electrical erhalten. Der ausgezeichnte "Matter-wave modulating secure quantum communicator (MMQ-Com)" erweitert das derzeitige Portfolio in der Quantenkommunikation auf kohärente Elektronen. 

Bei klassischen Methoden, wie z.B. beim Radio, werden elektromagnetische Frequenzen für die Signalübertragung moduliert. Der MMQ-Com überträgt die Nachrichten dagegen, indem er die Materiewellen der Elektronen in einem Interferometer moduliert, ohne die Bahnen der Elektronen zu verändern. Das Signal wird dabei durch eine dynamische Interferenzkontrast-Analyse empfangen. Die Übertragungssicherheit des MMQ-Com mit Elektronen basiert auf anderen quantenmechanischen Prinzipien als die bereits etablierten Quantenkryptografie-Methoden mit Photonen. Diese stützen sich entweder auf das Prinzip der Unschärferelation oder der Verschränkung, während der MMQ-Com auf dem Welle-Teilchen Dualismus und der Dekohärenz basiert.

Moderne Datenverschlüsselung ist tief mit dem Alltagsleben in unserer Informationsgesellschaft verbunden. Die Sicherheit unserer Banküberweisung, Krankenakte, geistigen Eigentums, Internetkommunikation und andere kritische Daten hängt an klassischen bzw. mathematischen Verschlüsselungs-Algorithmen. Es ist jedoch bekannt, dass ein leistungsstarker zukünftiger Quantencomputer derzeitige Kommunikation ohne weiteres entschlüsseln kann. Eine Lösung ist die bereits etablierte Quantenkryptografie mit Photonen. Es ist jedoch wichtig, die zukünftige sichere Informationsübertragung auf eine breitere Basis zu stellen und Alternativen wie dem MMQ-Com zu etablieren.

Mit dem R&D 100 Award prämiert ein internationales Gutachterteam die wichtigsten Innovationen des zurückliegenden Jahres, verliehen wird der Preis von der Zeitschrift R&D World.

Maximilian von Platen

Kontakt:

Dr. Alexander Stibor
Universität Tübingen
Physikalisches Institut
Nachwuchs-Gruppenleiter Quanten Elektronen- & Ionen-Interferometrie
alexander.stiborspam prevention@uni-tuebingen.de